CN110164345A - 一种基于fpga的旋转显示装置及拼接系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于FPGA的旋转显示装置及拼接系统，旋转显示装置包括：驱动电机；LED显示模块；加速度传感器，所述加速度传感器用于测量驱动电机转动的角速度，所述加速度传感器设置在LED显示模块上；FPGA芯片，所述FPGA芯片用于控制驱动电机旋转并通过LED显示模块显示图像；光电发送模块，所述光电发送模块用于将重新编码的数据信号转为光信号数据；光电接收模块，所述光电接收模块用于接收光电发送模块发送的光信号数据，并将接收到的光信号数据解调出来发送至LED显示模块；所述光电发送模块与光电接收模块能够相对旋转。本发明能够达到三维显示的目的，同时，有效的解决了通信不稳定的问题。
Description
技术领域
本发明涉及旋转显示技术领域，尤其涉及的是一种基于FPGA的旋转显示装置及拼接系统。
背景技术
物体在快速运动时,当人眼所看到的影像消失后，人眼仍能继续保留其影像0.1-0.4秒左右的图像，这种现象被称为视觉暂留现象。人眼观看物体时，成像于视网膜上，并由视神经输入人脑，感觉到物体的像。但当物体移去时，视神经对物体的印象不会立即消失，而要延续0.1-0.4秒的时间，人眼的这种性质被称为"眼睛的视觉暂留"。
视觉暂留现象首先被中国人运用，走马灯便是据历史记载中最早的视觉暂留运用。宋朝时已有走马灯，当时称"马骑灯"。随后法国人保罗·罗盖在1828年发明了留影盘，它是一个被绳子在两面穿过的圆盘，圆盘的一面画了一只鸟，另一面画了一个空笼子。当圆盘旋转时，鸟在笼子里出现了，这证明了当眼睛看到一系列图像时，它一次保留一个图像。同样的，旋转显示装置也是利用视觉暂留效应来显示3D图像的。
现有技术中的旋转显示装置，核心控制板是设置LED灯条上的，其用于控制LED灯条旋转及点亮LED灯珠，当风扇屏在显示时，核心控制板是与驱动电机一起旋转的，如果驱动电机旋转的角速度过大，设置在核心控制板上的板载无线信号收发天线会跟随驱动电机高速旋转，假设天线的安装位置离旋转平面的半径为15cm的话，驱动电机旋转的速度为900rpm/s的情况下，无线信号收发天线的线速度就相当于：3.14*0.15*2*900＝847m/s，这样就会对无线信号的收发有较大的影响，导致无线信号传输不稳定，数据传输带宽低。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于FPGA的旋转显示装置及拼接系统，有效的解决了信号传输不稳定的问题。
本发明的技术方案如下：
一种基于FPGA的旋转显示装置，其包括:
驱动电机，所述驱动电机用于控制LED显示模块旋转；
LED显示模块，通过驱动电机控制LED显示模块旋转的同时，点亮LED灯珠来显示图像；
加速度传感器，所述加速度传感器用于测量驱动电机转动的角速度，所述加速度传感器设置在LED显示模块上；
FPGA芯片，所述FPGA芯片用于控制驱动电机旋转并通过LED显示模块显示图像；
所述FPGA芯片包括：
通信接口，所述通信接口用于接收待显示图像的数据；
数据信号接收模块，所述数据信号接收模块用于接收通信接口传输过来的数据；
数据编解码模块，所述数据编解码模块用于对数据信号接收模块接收到的数据进行编解码；
驱动电机控制模块，所述驱动电机控制模块用于控制驱动电机的转速；
显示控制模块，所述显示控制模块用于接收数据编解码模块重新编码的数据信号；
光电发送模块，所述光电发送模块用于将重新编码的数据信号转为光信号数据；
光电接收模块，所述光电接收模块用于接收光电发送模块发送的光信号数据，并将接收到的光信号数据解调出来发送至LED显示模块；
所述光电发送模块与光电接收模块能够相对旋转。
优选地，光电发送模块与光电接收模块之间包括接触式和非接触式两种连接方式：
所述接触式连接方式为在光电发送模块与光电接收模块之间设置有光滑轮，通过所述光滑轮将光电发送模块与光电接收模块分离开来；
所述非接触式连接方式为在光电发送模块与光电接收模块之间设置有一间隙，所述间隙的大小为毫米级别。
优选地，所述FPGA芯片还包括：
SOC模块，所述SOC模块用于运行开源的操作系统软件。
优选地，所述FPGA芯片还包括：
FLASH模块，所述FLASH模块用于存储操作系统软件的信息及旋转显示装置的信息。
优选地，所述FLASH模块连接有一用于控制总线收发信号的外部总线控制模块。
优选地，所述驱动电机控制模块包括：
速度反馈模块，所述速度反馈单元用于反馈当前驱动电机的转速信息。
优选地，所述通信接口至少包括HDMI接口、VGA接口、MIPI接口、EDP接口、LVDS接口、LIGHTING接口、USB接口中的一种。
优选地，所述数据编解码模块至少包括下述编解码模块中的一种：
用于对HDMI接口或VGA接口传输的数据进行编解码的第一编解码模块；
用于对MIPI接口、EDP接口或LVDS接口传输的数据进行编解码的第二编解码模块；
用于对LIGHTING接口传输的数据进行编解码的第三编解码模块；
用于对USB接口传输的数据进行编解码的第四编解码模块。
优选地，所述FPGA芯片还包括：
外挂的DDR存储模块和/或FLASH模块。
本发明还提供了一种基于FPGA的旋转显示拼接系统，其包括多个上述所述的基于FPGA的旋转显示装置。
与现有技术相比，本申请实施例主要有以下有益效果：
本发明所提供的基于FPGA的旋转显示装置及拼接系统，通信接口将待显示图像的数据发送至数据信号接收模块，数据信号接收模块对这些数据重新进行编解码，将重新编码的数据发送至显示控制模块，显示控制模块将这些数据发送至光电发送模块，光电发送模块将这些电信号数据转为光信号数据，然后将这些光信号数据发送至光电接收模块，光电接收模块600接收到光信号数据后转换为电信号数据用于控制LED显示模块显示，从而达到显示三维显示的目的，有效的解决了通信不稳定的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明中的基于FPGA的旋转显示装置较佳实施例的模块示意图。
图2是本发明中的基于FPGA的旋转显示装置较佳实施例中的FPGA芯片的模块示意图。
具体实施方式
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
如图1和图2所示，本发明较佳实施例提供的一种基于FPGA的旋转显示装置，其包括：
驱动电机100；
LED显示模块200，通过驱动电机100控制LED显示模块200旋转的同时，点亮LED灯珠来显示图像；
加速度传感器300，所述加速度传感器300用于测量驱动电机100转动的角速度，所述加速度传感器300设置在LED显示模块200上；
FPGA芯片400，所述FPGA芯片400用于控制驱动电机100旋转并通过LED显示模块200显示图像；
所述FPGA芯片400包括：
通信接口401，所述通信接口401用于接收待显示图像的数据；
数据信号接收模块402，所述数据信号接收模块402用于接收通信接口401传输过来的数据；
数据编解码模块403，所述数据编解码模块403用于对数据信号接收模块接收到的数据进行编解码；
驱动电机控制模块404，所述驱动电机控制模块404用于控制驱动电机100的转速；
显示控制模块405，所述显示控制模块405用于接收数据编解码模块重新编码的数据信号；
光电发送模块500，所述光电发送模块500用于将重新编码的数据信号转为光信号数据；
光电接收模块600，所述光电接收模块600用于接收光电发送模块500发送的光信号数据，并将接收到的光信号数据解调出来发送至LED显示模块200；
所述光电发送模块500与光电接收模块600能够相对旋转。
本发明较佳实施例的工作原理为：
通信接口401将待显示图像的数据发送至数据信号接收模块402，数据信号接收模块402对这些数据重新进行编解码，将重新编码的数据发送至显示控制模块405，显示控制模块405将这些数据发送至光电发送模块500，光电发送模块500将这些电信号数据转为光信号数据，然后将这些光信号数据发送至光电接收模块600，光电接收模块600接收到光信号数据后转换为电信号数据用于控制LED显示模块200显示。
本发明待显示的图像数据通过数据信号接收模块402接收后，通过数据编解码模块403对该数据重新进行编解码，然后将重新编解码的数据发送显示控制模块405，显示控制模块405的控制数据经过光电发送模块500和光电接收模块600发送至LED显示模块200进行控制，由于将待显示的数据先进行编解码再传输至LED显示模块200，提高了其编解码的速度。
所述数据信号接收模块402同时支持同一种接口的单路或者双路视频数据的输入，但是不限于同一种接口同时包括不同接口的并行数据的接收，并把接收到的数据存放在FPGA的高速数据缓存中，同时也包括直接把数据传送给数据编解码模块403。
本发明进一步较佳实施例中，所述光电发送模块500与光电接收模块600之间包括接触式和非接触式两种连接方式：
所述接触式连接方式为在光电发送模块500与光电接收模块600之间设置有光滑轮，通过所述光滑轮将光电发送模块500与光电接收模块600分离开来；
所述非接触式连接方式为在光电发送模块500与光电接收模块600之间设置有一间隙，所述间隙的大小为毫米级别。
本发明进一步较佳实施例中，所述FPGA芯片400还包括：
SOC模块406，所述SOC模块406用于运行开源的操作系统软件。
SOC模块406包括ROM单元，其可以运行一些常见的开源的操作系统，并开源对FPGA芯片的内部各个模块的运行状况进行监控和控制，该SOC模块406的实现可以是FPGA芯片内置的或者是自己实现的简单SOC，同时该SOC模块406是可有可无的。
本发明进一步较佳实施例中，所述FPGA芯片400还包括：
FLASH模块407，所述FLASH模块407用于存储操作系统软件的信息及风扇屏显示系统的信息。
FLASH模块407为FPGA芯片400内部永久存储器，可以存该旋转显示装置的各种信息，以及数据编解码模块403或者内部SOC的操作系统等可运行的软件信息等。
本发明进一步较佳实施例中，所述FLASH模块407连接有一用于控制总线收发信号的外部总线控制模块408。
外部总线控制模块408用于实现常用的总线收发控制信号的功能，包括但是不限于如下总线：I2C、SPI、UART等。当该风扇屏显示系统的通信接口501为USB接口的时候，外部总线控制模块408的功能可以被USB接口代替，因此可以不必实现。该外部总线控制模块408的功能是：对外部的电子设备提供该风扇屏显示系统的信息，其中包括不限于如下信息：风扇屏显示系统支持的最大分辨率、刷新率、以及一些常见屏的帧同步信号，行同步信号等等。
本发明进一步较佳实施例中，所述驱动电机控制模块404包括：
速度反馈模块，所述速度反馈单元用于反馈当前驱动电机的转速信息。
速度反馈单元的功能主要是实现对LED显示模块200的转速检测，并把测量的信息反馈给FPGA芯片400以便更好的控制驱动电机100，同时也可以把信息直接或者间接提供给SOC模块，以便更好的实现显示功能。
本发明进一步较佳实施例中，所述FPGA芯片400还包括：
外挂的DDR存储模块409和/或FLASH模块410。
本发明进一步较佳实施例中，所述通信接口401为HDMI接口、VGA接口、MIPI接口、EDP接口、LVDS接口、LIGHTING接口或USB接口。
本发明进一步较佳实施例中，所述数据编解码模块403至少包括下述编解码模块中的一种：
用于对HDMI接口或VGA接口传输的数据进行编解码的第一编解码模块；
用于对MIPI接口、EDP接口或LVDS接口传输的数据进行编解码的第二编解码模块；
用于对LIGHTING接口传输的数据进行编解码的第三编解码模块；
用于对USB接口传输的数据进行编解码的第四编解码模块。
该旋转显示装置能够像普通显示器一样，只要把支持的数据接口接入该旋转显示装置，就能完整的显示输入的图像，同时支持该多旋转显示装置设备的拼接，并不限制拼接的数量、大小、样式及分辨率等，同时单个FPGA芯片同时控制的LED显示模块可是多个或者单个。
本发明实施例还提供了一种基于FPGA的旋转显示拼接系统，其包括多个上述所述的基于FPGA的旋转显示装置。
多个FPGA芯片400串联，串联之前的控制信号线功能是：控制上电时序，各个控制FPGA芯片400数据时钟的同步，相互协调，并反馈解码编码的转态，共享自己控制的驱动电机转速情况。
综上所述，本发明所提供的基于FPGA的旋转显示装置及拼接系统，所述旋转显示装置包括：驱动电机，所述驱动电机用于控制LED显示模块旋转；LED显示模块，通过驱动电机控制LED显示模块旋转的同时，点亮LED灯珠来显示图像；加速度传感器，所述加速度传感器用于测量驱动电机转动的角速度，所述加速度传感器设置在LED显示模块上；FPGA芯片，所述FPGA芯片用于控制驱动电机旋转并通过LED显示模块显示图像；光电发送模块，所述光电发送模块用于将重新编码的数据信号转为光信号数据；光电接收模块，所述光电接收模块用于接收光电发送模块发送的光信号数据，并将接收到的光信号数据解调出来发送至LED显示模块；所述光电发送模块与光电接收模块能够相对旋转，通信接口将待显示图像的数据发送至数据信号接收模块，数据信号接收模块对这些数据重新进行编解码，将重新编码的数据发送至显示控制模块，显示控制模块将这些数据发送至光电发送模块，光电发送模块将这些电信号数据转为光信号数据，然后将这些光信号数据发送至光电接收模块，光电接收模块接收到光信号数据后转换为电信号数据用于控制LED显示模块显示，有效的提高了解码速度。
显然，以上所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本申请的较佳实施例，但并不限制本申请的专利范围。本申请可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本申请专利保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于FPGA的旋转显示装置，其特征在于，包括：
驱动电机，所述驱动电机用于控制LED显示模块旋转；
LED显示模块，通过驱动电机控制LED显示模块旋转的同时，点亮LED灯珠来显示图像；
加速度传感器，所述加速度传感器用于测量驱动电机转动的角速度，所述加速度传感器设置在LED显示模块上；
FPGA芯片，所述FPGA芯片用于控制驱动电机旋转并通过LED显示模块显示图像；
所述FPGA芯片包括：
通信接口，所述通信接口用于接收待显示图像的数据；
数据信号接收模块，所述数据信号接收模块用于接收通信接口传输过来的数据；
数据编解码模块，所述数据编解码模块用于对数据信号接收模块接收到的数据进行编解码；
驱动电机控制模块，所述驱动电机控制模块用于控制驱动电机的转速；
显示控制模块，所述显示控制模块用于接收数据编解码模块重新编码的数据信号；
光电发送模块，所述光电发送模块用于将重新编码的数据信号转为光信号数据；
光电接收模块，所述光电接收模块用于接收光电发送模块发送的光信号数据，并将接收到的光信号数据解调出来发送至LED显示模块；
所述光电发送模块与光电接收模块能够相对旋转。
2.根据权利要求1所述的基于FPGA的旋转显示装置，其特征在于，光电发送模块与光电接收模块之间包括接触式和非接触式两种连接方式：
所述接触式连接方式为在光电发送模块与光电接收模块之间设置有光滑轮，通过所述光滑轮将光电发送模块与光电接收模块分离开来；
所述非接触式连接方式为在光电发送模块与光电接收模块之间设置有一间隙，所述间隙的大小为毫米级别。
3.根据权利要求1所述的基于FPGA的旋转显示装置，其特征在于，所述FPGA芯片还包括：
SOC模块，所述SOC模块用于运行开源的操作系统软件。
4.根据权利要求3所述的基于FPGA的旋转显示装置，其特征在于，所述FPGA芯片还包括：
FLASH模块，所述FLASH模块用于存储操作系统软件的信息及旋转显示装置的信息。
5.根据权利要求4所述的基于FPGA的旋转显示装置，其特征在于，所述FLASH模块连接有一用于控制总线收发信号的外部总线控制模块。
6.根据权利要求5所述的基于FPGA的旋转显示装置，其特征在于，所述驱动电机控制模块包括：
速度反馈模块，所述速度反馈单元用于反馈当前驱动电机的转速信息。
7.根据权利要求1所述的基于FPGA的旋转显示装置，其特征在于，所述通信接口至少包括HDMI接口、VGA接口、MIPI接口、EDP接口、LVDS接口、LIGHTING接口、USB接口中的一种。
8.根据权利要求7所述的基于FPGA的旋转显示装置，其特征在于，所述数据编解码模块至少包括下述编解码模块中的一种：
用于对HDMI接口或VGA接口传输的数据进行编解码的第一编解码模块；
用于对MIPI接口、EDP接口或LVDS接口传输的数据进行编解码的第二编解码模块；
用于对LIGHTING接口传输的数据进行编解码的第三编解码模块；
用于对USB接口传输的数据进行编解码的第四编解码模块。
9.根据权利要求1所述的基于FPGA的旋转显示装置，其特征在于，所述FPGA芯片还包括：
外挂的DDR存储模块和/或FLASH模块。
10.一种基于FPGA的旋转显示拼接系统，其特征在于，包括多个权利要求1至9任一项所述的基于FPGA的旋转显示装置。
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